DE1694848A1

DE1694848A1 - Verfahren zur Haertung saeurehaertbarer Bindemittel fuer Form- und Kernsand auf Basis von Phenolharzen oder Harnstoffharzen

Info

Publication number: DE1694848A1
Application number: DE19671694848
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Moser
Original assignee: REINHOLD CHEMIE AG
Current assignee: REINHOLD CHEMIE AG
Priority date: 1966-03-24
Filing date: 1967-03-22
Publication date: 1971-07-22
Also published as: CH461712A; DE1694848B2

Description

Verfahren zur Härtung säurehärtbarer Bindemittel für Form-und Kernsand auf Basis von Phenolharzen oder Harnstoffharzen.
******************** Flüssige, unter dem Einfluss saurer Zusätze härtbare Duroplaste, insbesondere Phenol-Formaldehydharze finden als Bindemittel, insbesondere in der Giesserei für Sandkerne und -formen ausgedehnte Verwendung. Dabei handelt es sich einerseits um sogenannte kalthärtende Duroplaste, die nach dem Vermischen mit Sand und Härter bei Zimmertemperatur innerhalb eines Zeitraumes von beispielsweise 1 bis 4 Stunden erhärten. Als Härter dienen in diesem Fall vorzugsweise freie Säuren, beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure, organische Sulfonsäuren, meistens in Form von wässrigen Lösungen.
Andererseits spielen auch die sogenannten"lIot-Box"-Bindemittel eine bedeutende Rolle, nämlich heisshärtende Duroplaste, die mit Sand und Härter gemischt bei Zimmertemperatur kaum, nach dem Einbringen in eine vorgeheizte Kernbüchse bei Temperaturen von etwa 200 bis 300°C dagegen ausserordentlich rasch im Verlaufe von Sekunden erhärten. Als Härter kommen in diesem Fall Stoffe bzw. Lösungen von Stoffen zur Anwendung, die erst bei höherer Temperatur durch Spaltung Säuren erzeugen, wie beispielsweise Salze organischer Basen oder des Ammoniaks.
Es ist ferner bekannt, zur Verbesserung der Eigenschaften der ausgehärteten Harze bei der Herstellung der flüssigen Phenol-Formaldehydharze Resorcin zuzusetzen, wobei jedoch der Nachteil zu beobachten ist, dass bei den so erhaltenen flüssigen Harzen eine unerwünschte Verdickung und Verringerung der Lagerfähigkeit auftritt.
Es hat sich herausgest311t, dass die oben erwähnten Nachteile vermieden werden können, wenn man dem flüssigen Duroplast-Harz z. B. Härter und Resorcin getrennt oder eine I4ischung aus Härter und Resorcin zusetzt und sofort anschliessend härtet.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein neues Verfahren zur Härtung säurehärtbarer Bindemittel für Form- oder Kernsand auf Basis von Phenol-Formaldehyd-oder -Harnstoff-Formaldehydharzen, das sich dadurch auszeichnet, dass man dem flüssigen Harz unmittelbar vor dem Härten Resorcin zugibt.
Es war sehr überraschend, dass die an sich bekannte Verbesserung der Eigenschaften der ausgehärteten Duroplastharze durch Resorcinzusatz auch dann eintritt, wenn das Resorcin nicht gleich bei der Herstellung des flüssigen Vorproduktes mit einkondensiert wird, sondern dem flüssigen Harz erst unmittelbar vor dessen Aushärtung zugesetzt wird.
Als Bindemittel für das erfindungsgemässe Verfahren sind insbesondere Phenol-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze sowie Mischharze aus Phenol, Harnstof=f=und Formaldehyd und Harze, die mit Furfurylalkohol modifiziert sind, verwendbar.
Dadurch, dass man bei dem erfindungsgemässen Verfahren Resorcin unmittelbar vor dem Härten zugibt, werden nicht nur die Eigenschaften des ausgehärteten Duroplastbindemittels =verbessert, sondern es wird auch der Ilärtungsvorgang beschleunigt.
Diese Herabsetzung der Härtungsseit wirkt sich insbesondere bei Phenol-Formaldehydharzen, die gegebenenfalls bis zu 20, bezogen auf das Gesamtgewicht an Harnstoff und/oder Furfurylalkohol, enthalten, günstig aus.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird das Resorcin vorzugsweise mit dem Härter gemischt zugesetzt. Beispielsweise kann eine wässrige Lösung von Säure + Resorcin oder von Ammoniumsalzen oder Salzen organischer Basen plus Resor cin als Härter verwendet werden.
Es ist jedoch auch möglich, das Resorcin getrennt vom Härter in der BIischmaschine zuzusetzen oder das Resorcin mit dem Form- bzw. Kernsand zu vermischen und dann das flüssige Harz und den Härter zuzusetzen.
Als Härter können bei dem erfindungsgemässen Verfahren solche verwendet werden, die eine freie Säure, insbesondere Schwefelsäure, Phosphorsäure oder eine organische Sulfonsäure oder Mischungen verschiedener Säuren enthalten, (Kalthärtung des Phenolharzes), oder es können Härter mit einem Gehalt an Salzen einer Säure mit einer organischen Base oder Ammoniak verwendet werden Warmhartung des Phenolharzes).
Die erfindungsgemäss suzusetzende Menge an Resorcin liegt gewöhnlich unter 200 Gew.% vorzugsweise zwischen 5 und 10 Gew.%, bezogen auf den Härter. Der Zusatz von Resorcin bewirkt einerseits eine Beschleunigung der Erhärtung und andererseits erreicht man damit bessere Festigkeitswerte der gebundenen Sandkörper.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Härtung von Harzen wird insbesondere für Phenolharze angewandt, die als Bindemittel für Sandkerne und Sandformen in der Giesserei verwendet werden.
Beispiel: Als Bindemittel für Giesserei-Sandkerne wird ein in bekannter Weise durch alkalische Kondensation von Phenol mit Formalen, bei einem molaren Verhältnis von Aldehyd zu Phenol von 2,5:1 und anschliessende Entfernung des Wassers durch Vakuumdestillation bis zu einem Trockengehalt von 80% gewonnenes flüssiges Harz verwendet. Als Härter dient eine gesKttigte wässrige Lösung von Ammoniumchlorid, die zum Auffangen von freiem Formaldehyd auch Harnstoff enthalten kann.
100 kg Quarzsand werden mit-2w3 kg Binder und 0,45 kg Härter, der 7,5 % Resorcin enthält, in der Mischmaschine ge- mischt und dann mit Hilfe einer Kernblasmaschine in die auf 2500C erwärmte Kernbüchse geblasen. Probekerne ergeben unter diesen Bedingungen bei einer Verbleibzeit von-20 Sekunden in der heissen Kernbüchse nach dem Abkühlen Biegefestigkeiten von 50 kg/cm2, beil einer Verbleibzeit von 30 Sekunden von 2 65 k vcs.
Zum Vergleich wurde der obige Versuch ohne Zusatz von Resorcin wiederholt. Die dabei erhaltenen Festigkeitswerte 2 betrugen in diesem Fall nur 40 bzw. 60 kg/cm Das Resorcin enthaltende oben angeführte Gemisch aus Sand, Binder und Härter ist bei Zimmertemperatur längere Zeit haltbar.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Härtung säurehärtbarer Bindemittel für Form- und Kernsand auf Basis von Phenolharzen oder Harnstoffharzen, dadurch gekennzeichnet, dass man dem flüssigen Harz unmittelbar vor dem Härten Resorcin zugibt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Resorcin mit dem Härter gemischt zusetzt.
3. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Härter eine freie Säure, vorzugsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure oder eine organische Sulfolsäure, verwendet wird und die Härtung bei Zimmertemperatur durchgefUhrt wird.
4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis. 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Härter ein Salz einer Säure mit einer organischen Base oder Ammoniak verwendet wird und die Härtung durch Erhitzen durchgeführt wird.
5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens 20 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.% Resorcin, bezogen auf den Härter, zugegeben werden.